Relatività Generale: ad Einstein l’ultima parola?

La Relatività generale rappresenta uno dei maggiori successi della fisica teorica del secondo scorso.
Nella scienza, tuttavia, è ragionevole pensare che non esistano teorie definitive e assolute.
Vale anche per la Relatività Generale?

Scopriamolo.

I primi segnali di “crisi” della teoria Einsteiniana nascono appena un anno dopo la pubblicazione dell’articolo sulla Relatività Generale (1916).
Siamo nel 1917 quando Einstein si vide costretto ad inserire nelle sue equazioni un termine aggiuntivo Λ (Fig.2).
Perché?
Il suo obiettivo, da buon fisico di fine ‘800, era quello di descrivere un Universo statico.

Le sue equazioni (Fig.1), infatti, senza l’aggiunta ad hoc del termine Λ, riproducevano un universo instabile, che sarebbe auto-collassato a causa della forza di gravità attrattiva.

L’attuale modello cosmologico, è definito ΛCDM, dove Λ è esattamente il termine introdotto da Einstein.
Tale modello descrive, tuttavia, un universo dinamico, in espansione accelerata.

L’espansione accelerata dell’universo è uno dei grandi problemi aperti della cosmologia.
Gli esperimenti ne danno una prova concreta, ma perché l’universo accelera?
La causa è comunemente attribuita all’ “Energia Oscura” (termine coniato solo nel 1999) la cui natura fisica è tutt’oggi, per l’appunto, …. oscura.

In quello che Einstein definì “Il mio più grande errore” (successivamente, infatti, si pentì dell’aggiunta “a mano” che adottò) si celava già il concetto di “energia oscura”.

Insomma Einstein anche quando crede di sbagliare, fa cose interessanti.

La storia finisce qui?

Abbiamo detto che nessuna teoria scientifica è a priori perfetta.
Sull’onda di questa consapevolezza nacquero negli anni ’70 le cosiddette teorie f(R), anche conosciute come teorie di “gravità modificata”.
Queste teorie si propongono come “alternativa” alla Relatività Generale nella descrizione dell’accelerazione dell’universo, senza dover introdurre componenti fisiche oscure.

Perché questo strano nome? f(R)?
La ragione è filosoficamente molto interessante.

Einstein è stato senza dubbio uno dei grandi geni della fisica, ma era pur sempre legato al background culturale scientifico del tempo.
Nel derivare le sue famose equazioni, adotto come punto cardine una certa quantità denominata R (scalare di Ricci).
E’ proprio la R che notate nelle equazioni in fig.1 e fig.2.

Perché?
Banalmente perché voleva che le sue equazioni fossero simili a quelle già note e accettate al suo tempo : le equazioni di Maxwell.
La sua, dunque, fu una scelta possiamo dire ESTETICA.

State già capendo?

Le teorie f(R) altro non sono che una generalizzazione della scelta di Einstein, dove al posto della quantità R si prende una funzione f generica che dipende da R.
In che modo ci dipenda, è uno dei problemi da risolvere.

L’accelerazione dell’universo rimane, ad oggi, un enigma irrisolto.

• L’energia oscura esiste davvero o sono le equazioni di Einstein ad essere “sbagliate”?
• Esiste una certa entità fisica che produce accelerazione o l’accelerazione è insita nella struttura dello spazio-tempo?

L’ultima parola è la nostra.